工業生產數據自動采集信息化系統設計

韓冰莓

（云南馳宏鋅鍺股份有限公司，云南 曲靖655011）

互聯網和大數據的發展，給企業的生產經營和公司治理帶來重大變革，為加強企業生產運營的動態管控、及時消缺，擬借助先進的計算機技術和流程設計，幫助企業實現生產數據的自動化采集、存儲、展示與分析管理，減少人為操作、數據分散、數據多源化等原因造成的數據延遲、數據冗余、數據出錯等問題，有效保障生產數據的真實性，提高信息傳遞效率，為快速解決生產問題提供有力依據，助推企業運營目標達成。

1 需求分析

1.1 提升企業管控水平的需要

借助先進的計算機技術和流程設計，做到工業生產數據自動采集匯算，實現實時監控、分析、糾偏。再無需等待所屬各生產單位人工填寫，逐級上報，才能掌握生產情況；無需耗費大量人力、財力、時間到所屬各生產單位進行現場核查，才能確保數據的真實、準確；能夠充分發揮遠程監管職能，及時發現與處理生產過程中的異常情況，保障企業安全、平穩、高效生產。

1.2 降低企業管理成本的需要

在目前大多數生產環節管控方式下，滯后于市場的變化速度，且生產、銷售與成本控制分別獨立開展，不利于企業生產成本的控制。建立關聯數據集成系統，可更快速、更準確的獲取生產數據，核算生產成本，測算利潤空間，平衡出最優的生產調控模型，達到利潤最大化。

1.3 降低基層數據統計工作強度的需要

生產管控日益趨于精準管理，各業務為掌握更全面、更精準的信息，需要基層統計人員對各生產線的生產信息進行全方位的收集并分別上報。對于基層統計人員來說，為獲取到大量的生產信息，需流走于各生產現場進行人工抄錄報送或電子設備傳遞匯總報送等。通過自動采集匯算系統，可省去人工抄錄及重復填報工作，大大降低了基層數據統計的工作量以及勞動強度。

2 系統設計

2.1 工作思路

基于現有信息化和工業自動化裝備情況，利用數據采集技術、數據傳輸技術、數據存儲技術整合企業數據資源，實現計量信息自動化采集，檢化驗信息由原來的單機錄入升級為平臺錄入并共享引用，原始記錄、統計臺賬全過程信息化匯算，各級各類報表自動生成，異常信息實時預警。

2.2 數據采集

通過對企業現有信息化和工業自動化基礎進行調研，根據生產數據的生成性質，確定三種數據采集方式：自動采集、數據集成、人工填報。針對軌道衡、汽車衡、散料秤、皮帶秤、地上衡等有條件提供數據接口的計量設備的檢斤數據，采用自動采集方式獲取；針對采購系統、銷售系統、物資系統、財務系統等已建立信息化系統并能提供采集接口的合同、價格、出入庫、成本等數據，采用數據集成方式獲取；針對天秤計量、化學分析、儀器分析、物料盤點等不具備自動采集條件的檢化驗數據，采用人工填報方式獲取。見圖1。

圖1 生產數據采集方式

2.3 生成記錄

對采集到的數據，根據設定好的表單格式，通過一定的智能判別，對數據進行匹配計算，最終生成記錄。

收入、銷售數據，使用汽車衡計量的，通過車輛信息自動匹配采購系統、銷售系統的物流任務，第一次計量后，生成日期、公司名稱、工藝單元、物料名稱、物料子類型、計量方式及毛重信息，卸貨后進行第二次計量，生成凈重信息，通過內置計算公式計算得出皮重信息（收入數據先后計算毛重、凈重、皮重，銷售數據先后計算皮重、毛重、凈重）。對水分及化學元素有要求的物料，在過磅時或卸貨時進行取樣并生成樣品編碼，樣品送至樣品加工室進行加工及分析，分析結果通過分析人員人工錄入系統，系統自動匹配至相應物流任務，匯算出水分及元素品位、元素含量數據。見表1。

表1 進出廠數據原始記錄模板

消耗、產出數據，使用散料秤、皮帶秤計量的，通過接入生產現場的DCS、PLC和自動計量稱重系統，實時獲取各生產線各類原料、燃料、輔料的消耗量及各類產品的產出量情況，并通過設定的取值區間，智能計算任意時段、任意時長的計量數據。對水分及化學元素有要求的物料，在生產流程或堆存點進行取樣分析，分析結果根據取樣的頻次匹配至相應時段的物料量上，自動匯算出水分及元素品位、元素含量數據。見表2。

表2 消耗產出數據原始記錄模板

2.4 形成臺賬

根據生成的進出廠及消耗產出原始記錄，按照物料種類、日期，匯算形成統計臺賬，一種物料一個臺賬。臺賬類型包含日、月、年臺賬。臺賬內容至少包含期初庫存、收入、產出、消耗、銷售、期末庫存等物料重量及質量信息。期初庫存一般為系統建設投用初期，根據現場盤存情況設定；收入、產出、消耗、銷售數據根據原始記錄匯算生成；期末庫存根據質量守恒原則計算得出，并通過期末現場盤存情況進行驗證調差。見表3。

表3 生產數據統計臺賬模板

2.5 匯總報表

根據所有生產過程涉及的原料、燃料、輔料、成品、半成品、在制品、聯產品、副產品、返回品、回收品等的統計臺賬信息，結合生產計劃，匯總生產統計報表，生產統計報表可根據不同的需要生成不同類型的報表，如產值產量報表、指標報表、庫存報表、物料平衡報表、金屬平衡報表等。報表中收入、產出、消耗、銷售、庫存數據可直接從統計臺賬中取值，物料單耗指標、技術經濟指標需通過設定計算公式進行計算匯總得到。物料單耗指標的子項可通過統計臺賬中取值，母項需通過設定的工藝單元，分攤到產品產量或原料消耗量上，指標則通過設定的計算公式進行計算得到；技術經濟指標先按工藝流程進行金屬平衡測算，區分各類物料在該工藝流程的屬性（如投入、消耗、產品、返回品、回收品等），再按各類指標計算公式計算得到。見表4。

表4 生產統計報表模板

2.6 數據分析

2.6.1 計劃執行情況分析

設置系統審核功能，出現與計劃比、環比、同比波動較大時，需人工進行審核說明。一是通過人工核查確認，避免系統數據采集錯誤的情況發生；二是及時掌握一線生產異常情況，及時分析糾偏。

2.6.2 技術經濟指標分析

系統化技術經濟指標對標體系，各生產線按日采集明細數據，依據各生產線技術經濟指標的實績情況，形成對標報表，按照管理權限進行分層級推送，督促存在差異的生產線開展多維度分析，進行對標學習提升。

2.6.3 金屬平衡分析

結合各生產流程的投入、產出及庫存數據，通過金屬平衡模型，計算金屬平衡率，稽核金屬損失量，分析各金屬的來源去向，摸清在各生產流程的損失途徑，從而查補現行工作中檢斤、化驗、倉儲、運輸、生產等環節存在的問題，提升資源綜合回收能力。

2.6.4 存貨分析

利用大數據平臺獲取生產計劃、采購、物流、庫存等數據，建立存量、庫齡、品種結構分析模型，對上述信息進行統計分析與數據挖掘，為制定合理的貨物安全庫存量和訂貨量提供數據依據，幫助提高庫存周轉率，降低供應鏈成本。

2.7 數據預警

針對生產管理的需要，通過長期的數據統計，對數據的合理取值范圍進行界限標定，數據采集過程中如果發現所采集的數據超出合理的范圍或采集不到數據，在系統內部將數據標識成為醒目的顏色，同時發出系統告警，提醒管理人員檢查數據告警原因，確保數據真實有效及生產異常的及時處理。

2.8 數據展示

為了便于數據查閱和展示，更好的從數據中挖掘價值，更好的服務于企業管理人員決策，對數據展示配置了報表展示、看板展示和報警推送功能。

2.8.1 報表展示

針對電腦端瀏覽器的瀏覽形式及手機端屏幕的顯示特點，按照管理需求或時間周期生成數據報表。該報表能夠由管理人員自行配置生成條件以及顯示數據的內容、表頭信息等，以實現自定義的報表，滿足報表需求。

2.8.2 看板展示

針對管理人員較為關心的數據，形成簡潔、大方的數據變化看板，可以通過折線圖、柱狀圖、餅圖等方式較為直觀的展示數據信息。該看板允許管理人員配置展示內容以及展示形式，人為的調整顯示比例、顯示位置，使展示頁面更加美觀以及符合管理人員的需求。

2.8.3 報警推送

除手機端APP能夠收到系統運行錯誤或數據異常提醒，為便于用戶查看還設置了微信端報警推送功能，管理人員能夠通過微信查看系統異常告警信息。

2.9 信息共享

2.9.1 與合同訂單數據的接口

通過與合同訂單數據的接口，自動同步合同詳細數據，包括合同名稱、合同金額、合同物資、合同總重量等，實現合同訂單數據與收入銷售數據的匹配銜接。

2.9.2 與物流任務數據的接口

通過與物流任務數據的接口，自動下發到貨單詳細信息，并且自動生成物流任務，包括到貨物料、到貨日期、送貨單位等，實現物流任務與進出廠數據的匹配銜接。

2.9.3 與財務數據的接口

通過與財務數據的接口，自動同步生產線生產過程信息，包括物料收入、產出、消耗、銷售、庫存等，實現生產數據與財務數據的匹配銜接。

3 結語

通過工業生產數據自動采集匯算共享信息化系統的建設，實現數據傳遞的實時性，降低數據人為干預影響，保證各種生產數據來源的客觀、真實；方便生產數據的加工、匯總及應用，滿足及時掌控生產現狀及快速響應的需要；有利于對痕跡資料的追溯及歷史資料的查詢，滿足各層級對統計資料的使用需求；打通相關生產單位、部門間數據共享、核查、交叉對標，減少人工表格和日常繁重的生產數據統計，提高統計效率。